Khởi đầu và phát triển của các bể kéo tách với cơ chế cắt Riedel: những hiểu biết từ các thí nghiệm đất sét tỷ lệ

International Journal of Earth Sciences - Tập 95 - Trang 225-238 - 2005
Nassima Atmaoui1, Nina Kukowski2, Bernhard Stöckhert1, Diethard König3
1Institute for Geology, Mineralogy, and Geophysics, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany
2GeoForschungsZentrum Potsdam, Potsdam, Germany
3Institute for Soil Mechanics and Foundation Engineering, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany

Tóm tắt

Các cấu trúc kéo tách điển hình đã được tạo ra trong các thí nghiệm đất sét tỷ lệ với hình học trượt thuần túy (các thí nghiệm kiểu Riedel). Một tấm đất sét đại diện cho lớp trầm tích nằm trên một đứt gãy trượt trong nền rắn. Ở giai đoạn đầu của sự phát triển của vùng biến dạng, các rạn nứt cắt tổng hợp (cắt Riedel) trong tấm đất sét thể hiện hành vi giãn nở. Khi độ dịch chuyển nền tăng lên, các cắt Riedel quay và mở rộng hơn nữa, phát triển thành các rãnh dài, hẹp và sâu. Độ dịch chuyển cắt và góc thấp với các đứt gãy chính đã quy định khiến chúng khác biệt với các vết kéo căng. Ở giai đoạn phát triển cao hơn, các đoạn tổng hợp (cắt Y) song song với đứt gãy chính của nền phát triển và điều chỉnh biến dạng trượt tiến bộ. Các cắt Y kết nối các đầu của các rãnh kề nhau được phát triển từ các cắt Riedel trước đó, dẫn đến các cấu trúc hình thoi đặc trưng cho các bể kéo tách. Vùng đứt gãy giữa biển Sicily, với các hệ thống trượt chính hoạt động từ thời Miocene đến nay, bao gồm các bể kéo tách ở các quy mô chiều dài khác nhau, trong đó hồ sơ cấu trúc cho thấy sự phát triển theo một cơ chế tương tự như đã quan sát trong các thí nghiệm của chúng tôi.

Từ khóa

#bể kéo tách #cơ chế cắt Riedel #thí nghiệm đất sét tỷ lệ #biến dạng trượt #đứt gãy

Tài liệu tham khảo

An L-J, Sammis CG (1996) Development of strike-slip faults: shear experiments in granular materials and clay using a new technique. J Struct Geol 18:1061–1077 Atkinson JH, Bransby PL (1978) The mechanics of soils: an introduction to critical state soil mechanics. McGraw-Hill, London, pp 1–375 Aydin A, Nur A (1982) Evolution of pull-apart basins and their scale independence. Tectonics 1:91–105 Barlett WL, Friedman M, Logan JM (1981) Experimental folding and faulting of rocks under confining pressure. Tectonophysics 79:255–277 Boccaletti M, Cello G, Tortorici L (1990) Strike-slip deformation as a fundamental process during the Neogene-Quaternary evolution of the Tunisian-Pelagian area. Ann Tecton Special issue 4:104–119 Bolton M (1979) A guide to soil mechanics. Macmillan Press, London, pp 1–439 Brix M, Schwarz H-U, Vollbrecht A (1985) Tektonische Experimente als Beitrag zu Strukturanalysen im Ruhrkarbon. Glückauf-Forschungshefte 46(H.4):192–199 Cello G (1987) Structure and deformation processes in the Strait of Sicily "rift zone". Tectonophysics 141:237–247 Cloos H (1928) Experimente zur inneren Tektonik. Centralbl Mineral Pal 5:609–621 Cloos E (1955) Experimental analysis of fracture patterns. Geol Soc Am Bull 66:241–256 Dahlen FA, Suppe J, Davis D (1984) Mechanics of fold-and-thrust belts and accretionary wedges: cohesive Coulomb theory. J Geophys Res 89:10087–10101 Davis D, Suppe J, Dahlen FA (1983) Mechanics of fold-and-thrust belts and accretionary wedges. J Geophys Res 88:1153–1172 Deramond J, Sirieys P, Soula JC (1983) Mécanismes de déformation de l′écorce terrestre: structures et anisotropie induites. In: 5th congress international Society Rock Mechanism Melbourne F:89–93 Dewey JF (1978) Origin of long transform-short ridge systems. Geol Soc America 10:388 Gamond J-F (1983) Displacement features associated with fault zones: a comparison between observed examples and experimental models. J Struct Geol 5:33–45 Gapais D, Fiquet G, Cobbold PR (1991) Slip system domains, 3. New insights in fault kinematics from plane-strain sandbox experiments. Tectonophysics 188:143–157 Gölke M, Cloetingh S, Fuchs K (1994) Finite-element modelling of pull-apart basin formation. Tectonophysics 240:45–58 Hempton M, Neher K (1986) Experimental fracture, strain and subsidence patterns over en echelon strike-slip faults: implications for the structural evolution of pull-apart basins. J Struct Geol 8:597–605 Hoeppener R, Kalthoff E, Schrader P (1969) Zur physikalischen Tektonik. Bruchbildung bei verschiedenen affinen Deformationen im Experiment. Geol Rdsch 59:179–193 Hubbert MK (1937) Theory of scale models as applied to study of geological structures. Geol Soc Am Bull 48:1459–1520 Jongsma D, van Hinte JE, Woodside JM (1985) Geologic structure and neotectonics of the North African Continental Margin south of Sicily. Marine Petrole Geol 2:156–179 Katzman R, ten Brink US, Lin J (1995) 3-D modelling of pull-apart basins: Implications for the tectonics of the Dead Sea Basin. J Geophys Res 100:6295–6312 Kim Y-S, Sanderson D (2004) Similarities between strike-slip faults at different scales and a simple age determining method for active faults. Island-Arc 13:128–143 Kim Y-S, Peacock DCP, Sanderson D (2003) Mesoscale strike-slip faults and damage zones at Marsalforn, Gozo Island, Malta. J Struct Geol 25:793–812 Ladd CC, Foott R, Ishihara K, Schlosser F, Poulos HG (1977) Stress-deformation and strength characteristics. Proc 9th International Conference on soil mechanics and foundation engineering, Tokyo 2:421–482 Lazarte CA, Bray JD (1996) A study of strike-slip faulting using small-scale models. Geotech Testing J 19:118–129 Le Calvez JH, Vendeville BC (2002) Experimental designs to model along-strike fault interaction. In: Schellart WP, Passchier C (eds) Analogue modelling of large-scale tectonic processes. J Virtual Explorer 7:7–23 Logan JM, Dengo CA, Higgs NG, Wang ZZ (1992) Fabrics of experimental fault zones: their development and relationship to mechanical behaviour. In: Evans B, Wong T-F (eds) Fault mechanics and transport properties of rocks. Academic, London, pp 33–67 Mandl G (1988) Mechanics of tectonic faulting. Elsevier, Amsterdam, pp 135–152 Mann P, Hempton MR, Bradley DC, Burke K (1983) Development of pull-apart basins. J Geol 91:529–554 Marone C (1998) Laboratory-derived friction laws and their application to seismic faulting. Ann Rev Earth Planet Sci 26:643–696 McClay K, Dooley T (1995) Analogue models of pull-apart basins. Geology 23:711–714 Morgan MA, Grocott J, Moody RTJ (1998) The structural evolution of the Zaghouan-Ressas Structural Belt, northern Tunisia. In: Macgregor DS, Moody RTJ, Clark-Lowes DD (eds.). Petroleum geology of North Africa: Geol Soc London, Spec Publ 132:405–422 Morgenstern NR, Tchalenko JS (1967) Microscopic structures in kaolin subjected to direct shear. Geotechnique 17:309–328 Nilsen TH, Sylvester AG (1999) Strike-slip basins. Part 1. The Leading Edge 18:1146–1152 Rahe B, Ferill DA, Morri AP (1998) Physical analogue modelling of pull-apart basin evolution. Tectonophysics 285:21–40 Reuther C-D (1980) Das Pantelleria Rift. Kinematik miozäner bis rezenter Krustendehnungsprozesse bei Konvergenter Intraplattentektonik im zentralen Mittelmeer. Habilitation manuscript, Fridericiana University of Karlsruhe, Germany, pp 1–139 Reuther C-D (1990) Strike-slip generated rifting and recent tectonic stresses on the African foreland (Central Mediterranean region). Ann Tecton Spec issue 4:120–130 Riedel W (1929) Zur mechanik geologischer Brucherscheinungen. Zentralblatt Mineral Geol Paläont B:354–368 Rodgers DA (1980) Analysis of pull-apart basin development produced by en-echelon strike-slip faults. Int Assoc Sedimentol Spec Publ 4:27–41 Santamarina JC (1997) "Cohesive soils": a dangerous oxymoron. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, iGEM Magazine Schofield AN, Wroth CP (1968) Critical state soil mechanics. McGraw-Hill, London Schöpfer MPJ, Steyrer HP (2001) Experimental modelling of strike-slip faults and the self-similar behaviour. In: Koyi HA, Mancktelow NS (eds) Tectonic Modeling. A volume in honor of Hans Ramberg. Geol Soc Am Memoir 193:21–27 Schreurs G (2003) Fault development and interaction in distributed strike-slip shear zones: an experimental approach. In: Storti F, Holdsworth RE, Salvini F (eds) Intraplate strike-slip deformation belts. Geol Soc London Spec Publ 210:35–52 Segall P, Pollard D (1980) Mechanics of discontinuous faults. J Geophys Res 85:4337–4350 Serota S, Jangle A (1972) A direct-reading pocket shear vane. Civil Eng ASCE 42:73–76 Smith JV, Durney DW (1992) Experimental formation of structural assemblages in oblique divergence. Tectonophysics 216:235–253 Soula J-C (1984) Genese de basins sédimentaires en régime de cisaillement transcurrent: modèles expérimentaux et exemples géologiques. Bull Soc Belge Géol 93(1–2):83–104 Sridharan A (2002) Engineering behaviour of clays: influence of mineralogy. In: Di Maio C, Hueckel T, Loret B (eds) Chemo-mechanical coupling in clays: from nano-scale to engineering applications. Swets and Zeitlinger, Lisse, pp 3–28 Sylvester AG (1988) Strike-slip faults. Geol Soc Am Bull 100:1666–1703 Tchalenko JS (1970) Similarities between shear zones of different magnitudes. Geol Soc Am Bull 81:1625–1640 Terzaghi K, Peck RB, Mesri G (1996) Soil mechanics in engineering practice. Wiley, New York, pp 1–208 Weijermars R, Jackson MPA, Vendeville BC (1993) Rheological and tectonic modelling of salt provinces. Tectonophysics 217:143–174 Whitlow R (2001) Basic soil mechanics. Pearson Education Ltd, London, pp 1–571 Wilcox RE, Harding TP, Seely DR (1973) Basic wrench tectonics. Am Assoc Petr Geol Bull 57:74–96 Wood MD (1990) Soil behaviour and critical soil mechanics. Cambridge University Press, Cambridge